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涡旋光束具有螺旋相位因子exp(ilθ)，且每个光子都携带有l的轨道角动量（l为光束的拓扑荷数）。涡旋光束这一特殊的轨道角动量特性使其在原子光学、生物医学、量子信息编码、光量子信息处理、光学微操纵等领域具有重要的应用价值。将具有轨道角动量的涡旋光束应用于通信系统中，则可以获得比传统单一频率的普通光束更高的数据传输速率。这种基于轨道角动量的通信系统不但在光频范围内是适用的，即使对无线电频率范围也是适用的。因此研究涡旋光束的拓扑荷数l的外在表现形式，从而确定涡旋光束的轨道角动量，对研究将涡旋光束应用于通信中以提高系统的数据传输速率也是十分有价值的。本文重点对涡旋光束经不同光阑的衍射图样进行理论计算和分析，得到了确定涡旋光束拓扑荷数的计数方法。本论文根据研究目标，主要进行了下面四个方面的研究工作。1、介绍了光学涡旋的发展史和国内外的研究现状，并对本文要研究的内容与目标进行了说明。2、给出了描述涡旋光束一般的数学表达式，归纳了已有的常用产生光学涡旋的方法。如几何模式转换法、计算全息法、液晶空间光调制法、螺旋相位板法、利用激光谐振腔直接输出涡旋光束，并分析了这几种方法的优缺点。3、通过计算分析不同拓扑荷数的涡旋光束经特殊孔径光阑衍射后的光强分布特征，得到了涡旋光束的拓扑荷数与光强分布有确定的对应关系的结论。根据这一结论，可以通过衍射实验的方法测定涡旋光束的拓扑荷数。4、研究中分别对涡旋光束经由四个弓形孔组成的光阑、圆孔组成的六边形光阑和由正方形孔组成的六边形光阑的衍射特性进行了计算分析。结果表明，涡旋光束经由四个弓形孔组成的光阑衍射后，其光强分布呈明暗相间的环状分布，且随着拓扑荷数的增大，衍射级数不断增加；对涡旋光束经由圆孔组成的六边形光阑衍射后，衍射图样存在着类似“旋转拖尾”的现象，并且这种“拖尾”方向与拓扑荷的正负相关；涡旋光束经由正方形孔组成的光阑衍射后的图样比较复杂，衍射图样与拓扑荷的奇偶有着明显的依赖关系。